桥梁悬臂浇筑施工毕业论文.doc
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1、桥梁悬臂浇筑施工一、绪论(一)悬臂浇筑施工法的的研究意义悬臂法浇筑法又称无支架平衡伸臂法或挂(吊)篮法,所用的主要的设备是挂篮。通过挂篮的前移,对称地向两侧跨中逐段浇筑混凝土,并施加预应力,如此循环作业。 悬臂施工工艺已被广泛的应用在桥梁施工中,随着桥梁设计样式的多样化,这种工艺必定会发挥更大的潜力,对我国大桥的发展与建设跨入世界先进行列起到非常重要的作用。 (二)国内外桥梁悬臂浇筑施工发展现状及存在问题1研究现状 (1)国内研究现状自60年代出现了悬浇施工方法以后,预应力混凝土桥梁不断向大跨径发展。作为其施工的关键设备,悬浇挂篮施工也得到了不断发展,为缩短悬浇周期、提高经济效益奠定了基础,取
2、得了良好的施工效果,在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用(2)国内外研究现状国内外1952年以来100米以上大跨径预应力混凝土桥梁中,悬臂灌筑法施工者占80%才用悬臂拼装法施工者占7%左右。二、桥梁悬臂浇筑施工概述(一)挂篮挂篮通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作台等部分组成。挂篮的设计力求其结构轻巧,挂篮重量及施工荷载控制在梁段重量的0.4左右;同时力求挂篮结构简单,各个部件尽量采用型钢加工而成,使其加工、安装及拆卸方便快捷,减少工作量,加快施工进度;另外要求挂篮刚度大,使其在灌注混凝土的过程中可以迅速调整模板标高;最后设计时应尽量做到挂篮除滑道外可以整体一次移动就位。1.挂篮通
3、常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作台等部分组成2.挂篮形式三角挂篮、平行挂篮、贝雷挂篮等形式。(二)挂篮的组成和特点 挂篮主要由三个系统组成:主桁承重系统、底篮和模板系统、走行系统。菱形挂篮特点:结构简单,受力明确,整体刚度大,安全可靠,操作方便;前端及中部工作面开阔,便于挂篮轨道、腹板、底板钢筋、竖向预应力钢筋的安装,加快施工速度;走行装置构造简单,外侧模、底模可一次就位,内模也能整体拉到位;利用箱梁竖向预应力筋锚固轨道及挂篮,取消了后平衡重,挂篮自重轻。三、桥梁悬臂浇筑施工工艺概述挂篮前移就位调平模板(钢筋制作)安装底板及腹板钢筋安装内模绑扎顶板钢筋安装预应力管道监理工程师验收
4、浇筑混凝土(制作试块)混凝土养护、拆膜及接缝处理预应力筋下料、穿束张拉预应力筋封锚、压浆挂篮前移就位。 如图一挂篮施工工艺流程原材料机械设备准备浇注混凝土制作试件养护混凝土张拉横隔梁钢束体系转换挂篮下落移挂篮张拉前端索,放松次端索提起挂篮模板校正,装前端索扎筋检查、调索浇注混凝土压试件钢筋制作四、程案例章工(一)挂篮安装1.挂篮锚固及荷载试验预埋件设置由于八吉溪大桥06#块采用钢绞线作为竖向竖向预应力,因此需要另外进行预埋精轧螺纹钢筋作为挂篮后锚固定点,精轧螺纹钢采用与竖向预应力同等规格的32精轧螺纹钢,精轧螺纹长度为50m,外露10,采用连接器进行接长。埋入混凝土部分在螺纹钢距混凝土面20c
5、m的地方绑扎2根20钢筋,钢筋呈十字架方向,采用绑扎连接,严禁焊接。(精轧螺纹钢筋抗拔出验算见挂篮抗倾覆验算)。荷载试验要求在腹板处预埋钢板与反力架焊接,具体位置及尺寸见荷载试验方案。2.预留孔设置在0#块浇筑时要按照挂篮的要求进行预埋,预埋采用PVC管。为防止预留孔压扁,周围布置2层钢筋网片,间距为10cm,网片面积为40?40.同时在横隔板处设置内滑梁预留孔。无论是锚固钢筋还是预留孔的位置要求准确,中心位置偏差控制在10内,并且预埋件或孔道要垂直。波纹管或pvc管下端用胶带封死,以免漏浆将孔堵死。3.行走轨道安装0#块第二级混凝土浇筑完毕,采用塔吊将挂篮行走轨道运输到0#块,按照主桁间距进
6、行安装挂篮行走轨道,在安装行走轨道前将混凝土面进行处理,要求表面平整,以保证行走轨道平稳不倾斜。安装轨道锚固部分,锚固部分螺丝要拧紧,不得出现螺帽松动或缺少现象。锚固前要及时安装行走小车。4.主桁安装首先安装主桁前支点,安装时要注意将支点通过调平垫块将支点调平。安装主桁后平压杆,同时将后平压杆的后锚及行走小车与预埋精轧螺纹钢连接,并施加挂蓝“后锚固最大锚固力加5t”的预应力进行固定,同时将主桁后平连接安装完成。安装主桁后横梁中梁后进行主桁立柱安装,由于立柱此时缺少必要的固定,为保证立柱稳固,用9米16槽钢进行临时固定。主桁立柱在安装主桁立柱前将主桁前后斜拉杆与立柱连接,立柱安装完毕后将主桁后斜
7、拉杆与主桁后平压杆连接,同时将立柱斜连安装完毕。安装时要保持主桁立柱与主桁后平压杆垂直。主桁前斜压杆安装后,用塔吊将主桁前斜拉杆连接,连接后安装主桁前平连。安装主桁前横梁。为施工方便,主桁后横梁边梁在底篮安装完毕后再进行安装。 5.底篮安装为0#块施工方便及挂篮拼装节省时间,0#块悬臂端底模采用挂篮底篮,挂篮前横梁安装完毕后,安装吊杆,将前横梁与底篮连接,同时将后横梁边梁进行安装并与挂篮底篮后横梁通过吊杆连接。6.外滑梁安装主桁后横梁边梁安装后,用吊杆将穿有外滑梁的腹板模板连接。 7.内滑梁安装内滑梁安装要通过在横隔板处预留孔将过长部分伸到0#块内。 8.0#块托架拆除挂蓝拼装完毕后将0#块三
8、角托架进行拆除,三角托架将改作挂蓝荷载试验的反力架。 (二)挂篮荷载试验 挂蓝拼装完毕后对各部位进行检查与调整。检查焊接处焊缝是否饱满,螺栓连接处螺栓是否拧紧,销子连接处是否有销钉固定,并将反力架安装,以进行挂篮荷载试验。 荷载试验具体过程见荷载试验方案。 (三)施工过程中挂篮使用要求1、挂蓝使用要求:挂蓝安装完成后,班(组)长必须对挂蓝后锚固系统、支点、吊带等进行全面细致的检查,确保其受力符合设计要求;2.斜拉带、钢板吊带、精轧螺纹钢筋吊带均为主要受力杆,其材质较为特殊,绝对不能在其上进行电焊作业,施工时要格外小心,不得烧伤斜拉带及吊带;3.使用连接器的锚点和吊带,必须在精轧螺纹钢筋端头做好
9、油漆记号,安装时要保证钢筋安装到位,一般伸入连接器内不少于8cm;4.一个挂篮主桁的后锚共需6根精轧螺纹钢筋,一个挂篮后锚总共需要12根精轧螺纹钢筋锚固,挂蓝行走到位后要及时锚固好;5.顶升挂蓝的千斤顶、提升挂蓝的葫芦要确保完好,严禁超负荷工作;6.4根前吊带受力要均匀,在调整标高时,4根吊带同时调好,不能先调好2根之后在没有仪器监控的情况下调另外2根;7.挂蓝行走时,要确保吊带、模板等与挂蓝分离,并派专人观察行走是否正常,挂蓝、模板与箱梁或其他物品是否发生摩擦、牵挂,发现行走异常应立即停止,查明原因处理后再开始行走;8.挂蓝行走要对称进行,行走前要弹出纵向轴线,在轨道上划出行走控制刻度线,行
10、走时两侧行程要保持一致,轴向正确;9.挂蓝行走到一定位置后,要及时对腹板外侧、底板进行修饰、打磨,使砼外观一致,对轻微错台,用扁钻子剔平,不得随意涂抹,吊带孔也要及时封堵;10.吊带预留孔要正确,确保吊带竖直受力,不能有弯曲现象;11.挂蓝行走到位后,锚固挂蓝后锚,使挂蓝基本处于水平位置,行走小车要处于自由状态,不能受力。 2、挂篮节段施工:(1)混凝土浇筑完毕强度达到2.5Mpa后,拆除端头模板及内倒角模板,并进行端头混凝土凿毛。穿纵向预应力钢束。2.混凝土浇筑24小时后拆除腹板内模,并及时进行混凝土养生。3.混凝土浇筑48小时后拆除腹板外模,打磨模板,刷脱模剂,并对缺陷混凝土面进行修饰。4
11、.混凝土浇筑72小时后松动底篮后横梁及内外滑梁后锚。5.混凝土浇筑后第5天,压试块,若试块强度大于42.5,则进行纵向预应力钢束张拉。6.解除主桁后锚,移动挂篮。7.移动到设计位置后,锚固所有后锚,并根据测量放线调整模板底模及腹板位置及标高,调整完毕,绑扎底板及腹板钢筋,安装并加固预应力管道,安装腹板内模,并穿腹板拉杆固定。内顶板模板调整后进行顶板底层钢筋安装,安装并加固预应力管道,安装顶板上层钢筋及防撞护栏及桥面预埋钢筋。8.混凝土浇筑前进行标高及坐标复核,若在设计及规范允许范围内,则进行混凝土浇筑,若超出允许范围,则进行调整,直到满足设计要求。9.混凝土浇筑,浇筑顺序为:底板-腹板-顶板,
12、并且浇筑。(2)挂篮的形式目前施工中,按照挂篮的结构型式常采用的主要有以下三种:三角挂篮,平行挂篮,贝雷挂篮;不同挂篮形式的对比见下表二:项目优点缺点适用范围应用项目主桁三角桁片受力明确,结构轻巧,安装方便主桁加工精度要求高跨径在100米以下的箱梁钱塘江5桥、6桥及润扬大桥引桥等平行桁架杆件组拼,施工方便挂篮自重大,非弹性变形大跨径可达200米以上的箱梁武汉白沙洲大桥、崇遵高速公路等贝雷桁架雷组拼,节约材料挂篮挠度大,线性控制较差跨径在100米左右的箱梁孝襄路、苏州绕城底篮桁架与H钢结合刚度大,自重轻桁架结构复杂三角挂篮普遍采用钱塘江5桥、6桥及润扬大桥引桥等大型钢结构简单自重大,刚度小基本不
13、提倡很少采用全部采用桁架刚度大,自重最轻结构复杂,增加制作工序平行挂篮经常采用武汉白沙洲大桥等注:结合我局路处所承担的桥梁项目,跨径一般都比较小,因此桁架为三角挂篮,底篮为桁架与H钢组合比较适合于以上跨径较小的悬臂浇筑施工。 3、挂篮设计原则构造简单,拆装方便,移动灵活,结构安全可靠,稳定性好,有一定刚度且操作方便。(1)挂蓝设计的要求挂蓝的质量与梁段混凝土质量的比值宜控制在0.30.5之间,特殊情况下也不应超过0.7。公路桥涵施工规范(JTJ 041-2000)主要设计参数的要求:挂蓝总重量控制在设计限重内,允许最大变形(包括吊带变形的总和):20mm,施工、行走时的抗倾覆安全系数:2,自锚
14、固系统安全系数:2;斜拉水平限位系统安全系数:2;上水平限位安全系数:2。(2)具体挂篮的设计的注意事项 挂篮的重量必须控制在设计所要求的重量范围之内。 挂篮的主桁位置必须作用在箱梁的腹板位置处。 对挂篮的主要受力点处要进行局部加强。 挂篮的计算结果,如前后支点反力等要与设计院进行交流,看箱梁能否受力通过。 挂篮在0号块上拼装,挂篮设计时,主桁长度尽可能短,使得0号块的长度能拼装两个挂篮,如0号块的长度不够,需将两个挂篮做成连体挂篮。(3) 设计原理根据施工顺序,确定各种工况下可能发生的荷载最不利组合进行各构件的强度、刚度、稳定性计算。4、参与挂蓝演算的荷载有下列几种:(1) 挂篮自重,模板及
15、支架自重;(2) 钢筋混凝土自重;(3) 施工人员、机具、材料等荷载;(4) 振捣混凝土时产生的荷载(5) 其他可能产生的荷载,如保暖设施等。5、设计挂蓝简要计算步骤(1) 计算假设在计算过程中,按照材料力学和结构力学的假设进行计算;主桁按照桁梁组合结构进行计算。(2) 底篮计算先将荷载分配至底篮纵梁上,计算其强度及刚度,然后计算出纵梁支座反力作为底篮前、后横梁的荷载,计算底篮前、后横梁的强度和刚度。(3) 主桁计算 计算出底篮前横梁的支点反力,作为上前横梁的荷载,计算前横梁的强度和刚度,然后计算出上前横梁的支点反力作用于主桁上,计算主桁各杆件的强度及刚度。(4) 抗倾覆稳定性计算 通过主桁计
16、算得出的后锚力来验算行走系统后锚小车和锚轨的强度,以及验算挂篮的整体抗倾覆稳定性。(5)挂篮行走状态时底篮后横梁和上中横梁强度、刚度验算 计算底篮后横梁的强度和刚度,然后通过计算算出后横梁的支点反力作用于上中横梁上,计算上中横梁的强度及刚度等。就目前情况看:挂篮由专业的模板加工企业进行设计,加工。在设计时模板厂已进行了演算,挂篮进场后通常没有必要对其进行重新的设计,只需对关键杆件进行演算、复核。对租赁的或作业队自备挂篮要对其进行承载能力确认,项目部必须对进场挂篮进行验算,作到心中有数,以确保工程质量和安全。(四)挂篮施工1、悬浇箱梁0号块(或0、1号块)施工(1)悬浇箱梁0号块(或0、1号块)
17、0号块(或0、1号块)指桥梁主墩墩顶箱梁段,通常包括箱梁0号块或0、1号块。为挂篮拼装提供工作面,在悬臂浇筑过程中作为控制桥梁的轴线和高程的标准的首块梁段,在浇筑完成时,在该梁段上设置轴线和标高的控制点。(2)施工的简要工序临时支座浇筑与锚固(连续梁);永久支座安装(连续梁);支架安装及预压,模板安装;钢筋帮扎及预应力管道的布设:混凝土施工,预应力系统张拉、压浆。2、临时支座与锚固(连续梁)(1) 使墩身与主梁临时固结为“T”型刚构。(2) 临时支座: 通常采用与箱梁同标号的混凝土浇筑。理论上在体系转换之前,由临时支座承担全部施工时的荷载。(3) 锚固:通常采用预埋于墩身并贯穿至0号块(或0、
18、1号块)顶的预应力钢筋或者预应力锚束。3、永久支座安装(连续梁)(1) 连续梁的支座分固定式、单向活动式、多向活动式,盆式橡胶支座。(2) 先安装下支座,调整位置,锚栓孔灌混凝土或环氧树脂砂 浆。(3) 安装上支座,调整位置(活动支座不一定正中),临时锁定 上、下支座。4、 托架托架通常还兼有0号块(或0、1号块)外模支架的功能。墩旁托架: 应用于墩身较高,且可承受悬臂施工时各种工况下产生的弯距荷载。 搭设在墩身上的牛腿等预埋件上,承担0号块(或0、1号块)的重量、底篮、底模板、施工机具、人员等荷载。落地支架;墩身高度不大时,支架的支点布置在承台上5、托架(或支架)的预压预压的具体试验加载方案
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